Bryan Cranston est né dans la vallée de San Fernando, en Californie. Il est le fils de Peggy Sell et de l'acteur Joe Cranston. Il a grandi à Los Angeles et est diplômé du Canoga Park High School. Il a étudié la criminologie à l'université.
Il fait sa première apparition à la télévision lorsqu'il a 29 ans et joue dans un premier temps surtout dans des séries télévisées. Il fait quelques apparitions dans Un gars du Queens et Seinfeld, mais c'est son rôle de Hal, le père de famille presque aussi irresponsable que ses enfants de la série Malcolm qui reste longtemps le plus important et lui permet de lancer sa carrière.
Bryan Cranston a réalisé plusieurs épisodes de Malcolm et a été nommé par un Emmy pour sa performance dans la série. Il a aussi écrit et réalisé le film Last Chance (1999).
Il a également joué dans un épisode de la série X-Files : Aux frontières du réel (saison 6 épisode 2 : Poursuite) sous le personnage de Patrick Garland Crump en 1998. Plus tard, il est dans deux épisodes de la sitcom How I Met Your Mother avec le personnage de Hammond Druthers, un architecte sadique, d'abord patron de Ted qui ensuite deviendra son employé, avant d'être renvoyé par ce dernier.
En 2008, la carrière de Bryan Cranston prend un tournant quand il est choisi pour interpréter Walter « Walt » White, le personnage central et complexe de la série dramatique Breaking Bad. Son interprétation est unanimement saluée et lui vaut de remporter trois années de suite, en 2008, 2009 et 2010, puis en 2014, l'Emmy Award du meilleur acteur dans une série télévisée dramatique. Il réalise également les premiers épisodes de la deuxième et troisième saisons de la série et se voit désormais ouvrir les portes du cinéma, avec notamment un second rôle dans Drive.
Il totalise sept nominations aux Emmy Awards, pour quatre récompenses.
En 2012, il tient le rôle de Vilos Cohaagen dans Total Recall : Mémoires programmées, remake du film de Paul Verhoeven, Total Recall, rôle précédemment joué par Ronny Cox. La même année, il interprète Jack O'Donnell dans le film Argo de et avec Ben Affleck. En octobre, il négocia pour intégrer le film World War Z de Marc Forster, toutefois, cela n'a pas abouti.
En 2014, il est à l'affiche de Godzilla aux côtés d'Aaron Taylor-Johnson et Juliette Binoche. Cette même année, il remporte l'Emmy Award du meilleur acteur dans une série dramatique pour son interprétation de Walter White dans la cinquième saison de Breaking Bad.
Bryan Cranston a été marié de 1977 à 1982 à l'actrice Mickey Middleton.
En 1984, il s'est marié à nouveau avec Robin Dearden, qu'il a rencontrée sur le tournage de la série Supercopter. Ils ont une fille, Taylor Dearden, née le {{Date de naissance}}.